JPH05174638A - リッツ線およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数増加による表皮効果や近接効果を抑制
し、束線の並列化により交流抵抗を減少させ、トランス
やチョークの巻線における損失を低減させるとともに、
外径を小形化できるリッツ線を提供する。 【構成】 導体１を絶縁外皮２で被って絶縁細線３を構
成し、複数の絶縁細線３で束線を構成し、複数の束線を
撚って構成したリッツ線の中心導体、あるいは中心の絶
縁芯を撚り工程後に除去する。このような構造とするこ
とによって、従来の同線径，同線数（同断面積）の中心
導体があるリッツ線に比べ、近接効果の影響を小さくし
て交流抵抗を増加を抑制し、トランスやチョークの巻線
における損失低減を図る。また、それとともに、中心に
絶縁芯があるリッツ線に比べ外径を小さくし、トランス
やチョークの小形化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランスやチョークの
巻線材、及び機器内の配線材に用いる高周波電線に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トランスやチョークの巻線材
に用いる高周波電線として中心導体が銅，鉄，黄銅等の
金属で、外皮がホルマン，エナメル等の絶縁皮膜で被わ
れた単線があり、また同じく単線の欠点である高周波に
おける線材の表皮効果による交流抵抗の増加を抑制する
目的で、線径０．０２〜０．５ｍｍφの上記絶縁単線を
複数本撚ったリッツ線がある。

【０００３】これらの単線とリッツ線は、図６（ａ），
（ｂ）に示す様な構造である。図において、１は金属の
導体、２は絶縁外皮、３は絶縁細線、４は細い絶縁外皮
付き導体を複数本撚った束線、５はテフロン等の絶縁繊
維である。（ａ）の単線は直径０．０２ｍｍφ〜３．２
ｍｍφで絶縁外皮２の材質がエナメルの単一線である。
（ｂ）のリッツ線は直径０．０２ｍｍφ〜０．５ｍｍφ
の絶縁細線３を多数本撚り合わせて束線４とし、更にこ
の束線４を５〜７束撚って外装をテフロン等の絶縁繊維
５で被覆したものであり、総本数は数百〜数千本に達す
る。

【０００４】また、従来、図７に示す構造のリッツ線が
ある。ここで、４，５は図６（ｂ）と同様であり、６は
絶縁性を有する中芯（絶縁芯）である。このリッツ線
は、図６（ｂ）の中心の束線（中心導体）４を絶縁芯６
に代えたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の線材を、高周波で動作するトランスやチョーク
等の巻線材や高周波電流が流れる配線材として用いる
と、以下の問題が生じる。

【０００６】まず、図６（ａ）の単線構造では周波数が
増加すると、線材の表皮効果の影響が大きくなり、交流
抵抗が増大し、トランスやチョークの損失が増加する。
また、同じく、図６（ｂ）のリッツ線構造では線材の表
皮効果による交流抵抗の増大は抑制されるが、周波数が
増加することにより、中心導体と周りの導体（束線）と
の近接効果の影響で交流抵抗が大きくなることにより、
やはりトランスやチョークの損失の増加を招いていた。

【０００７】表１，表２，表３に図６（ｂ）のリッツ線
の７本の各束線の交流抵抗例を示す。表１は交流抵抗絶
対値、表２は中心に位置する束線（中心導体）の各周波
数の交流抵抗を１００とした時の他の束線の相対抵抗
値、表３は各束線の１ＫＨｚの交流抵抗を１００とした
場合の相対抵抗値である。これらの各試料のリッツ線
は、線径０．１ｍｍφ，総本数１３７２（７／７／２
８）本，長さ２ｍのものである。表中において、中心導
体の周囲の導体は順にＮｏ．１〜Ｎｏ．６としている。

【０００８】

【表１】

【０００９】

【表２】

【００１０】

【表３】

【００１１】以上の表に示すように、中心導体（中心束
線）以外の導体（束線）の抵抗値のバラツキは小さい
が、中心導体は低周波において他の導体よりも線長が短
いため他の導体よりも抵抗が小さく、高周波においては
他の導体からの近接効果により他の導体よりも抵抗が大
きい。

【００１２】さらに、中心導体を用いると以下の問題が
ある。表４に中心導体を基本束体として各導体を順次並
列にした場合の各周波数における交流抵抗を示す。ま
た、表５に中心導体以外の導体を基本束体として各導体
を順次並列にした場合の交流抵抗を示す。なお、最後の
項には中心導体を並列にした交流抵抗を併せて示す。こ
れらの各試料のリッツ線は、上記と同じく線径０．１ｍ
ｍφ，総本数１３７２（７／７／２８）本，長さ２ｍの
ものである。ただし、ここでは、中心導体をＮｏ．１と
し、その周囲の導体をＮｏ．２〜Ｎｏ．７としている。

【００１３】

【表４】

【００１４】

【表５】

【００１５】中心導体があると、低い周波数では中心導
体の抵抗が低いため中心導体が無い場合の表４に比べて
交流抵抗が低い。しかし、周波数が高くなると中心導体
が他の導体に比べて交流抵抗が高いため、ほとんど電流
が流れず中心導体以外を並列化した場合に比べて中心導
体を含んで並列化すると交流抵抗が高い。したがって、
図６（ｂ）に示す構造では、高周波において並列化によ
って抵抗を減少させることが難しい。特に大電流を流す
大口径のリッツ線では、特に大きな問題となる。

【００１６】そこで、中心束線による交流抵抗の束線間
のバラツキを防止し、束線の並列化効果を発揮するた
め、考えられたものが図７に示す構造のリッツ線であ
る。しかし、この構造のリッツ線では、中心束線部分の
交流抵抗の増加は防止できるが、絶縁性の中芯があるた
め、リッツ線の断面積に占める導体断面積が図６（ｂ）
に比べて小さくなり、トランス，チョーク等が大形化す
るという問題があった。

【００１７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、周波数増加による表皮
効果や近接効果を抑制し、束線の並列化により交流抵抗
を減少させ、トランスやチョークの巻線における損失を
低減させるとともに、外径を小形化できるリッツ線およ
びその製造方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のリッツ線においては、複数の絶縁細線で構
成された複数の束線を撚ったリッツ線において、中心に
位置する束線あるいは絶縁芯を除去した構成としてい
る。

【００１９】また、そのリッツ線の製造方法において
は、複数の絶縁細線で構成された複数の束線を撚ったリ
ッツ線を所定の長さに切断し、中心に位置する束線ある
いは絶縁芯を引き抜いて製造する構成としている。

【００２０】

【作用】本発明のリッツ線およびその製造方法では、中
心導体あるいは中心の絶縁芯を除去することによって、
従来の同線径，同線数（同断面積）の中心導体があるリ
ッツ線に比べ、近接効果の影響を小さくして交流抵抗の
増加を抑制するとともに、中心に絶縁芯があるリッツ線
に比べ、外径を小さくする。これにより、トランスやチ
ョークの巻線等に用いた場合に、巻線における損失低減
や、トランスやチョークの小形化を可能にしている。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。

【００２２】図１は本発明の第１の実施例を説明する断
面構造図である。ここで、１は導体、２は絶縁外皮、３
は絶縁細線、５は絶縁繊維であり、図６（ｂ）の従来例
の同符号のものと同様である。本実施例のリッツ線の構
造は、導体１を絶縁外皮２で被って絶縁細線３を構成
し、複数の絶縁細線３で束線を構成し、複数の束線を撚
って構成した従来例のリッツ線の中心導体、あるいは絶
縁芯（中芯）を除去したものである。

【００２３】本実施例の構造およびその製造方法は以下
の通りである。まず、図７の絶縁芯入り、あるいは図６
（ｂ）の中心束線入りリッツ線と同様に製造し、トラン
ス，チョークの巻線及び配線材に必要な長さに切断した
後、中心の絶縁芯あるいは中心束線を引き抜く。このた
め、中心の絶縁芯、あるいは中心束線と他の束線の接触
部分は摩擦係数の小さい材質を使用する。また、最初か
ら中心の絶縁芯を除去して撚ると残った束線の１つが中
心に落ち込むため外径が円とはならず、トランス，チョ
ーク巻線には適さない。したがって、撚り工程以降で所
定の長さに切断後中心の絶縁芯、あるいは中心の束線を
除去する。

【００２４】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図２はその断面構造図である。ここで、１〜５は図７の
同符号の要素と同様である。なお、７は収縮性絶縁芯、
８は扇状束線である。中心の絶縁芯７に収縮性材料を用
い、撚り工程以降に収縮性絶縁芯７を収縮させると、図
２の本発明の第２の実施例の構造となる。収縮は熱によ
って行ってもよく、また、絶縁芯７を中空にし、中空部
分の圧力によって収縮性を得てもよい。さらに本リッツ
線の中心の絶縁芯７を収縮後、除去してもよい。

【００２５】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
図３は、その構成を示す構造図である。ここで、１〜
３，５は図６（ｂ）の同符号の要素と同様であり、８は
扇状束線である。外部の絶縁繊維５を弾性力のあるテフ
ロン等で所定の張力を加えて巻いてあると、束線８は扇
形状になる。ここで、中心の束線あるいは絶縁芯を除去
すると、図３の本発明の第３の実施例の構造になる。本
実施例では絶縁繊維５が有する弾力のために、中心の絶
縁芯あるいは束線を除去すると、中心部の空間は狭めら
れ、各束線８が扇形状になったリッツ線になる。

【００２６】以上の各実施例に示した本発明の構造のリ
ッツ線の作用を述べる。

【００２７】本発明の構造のリッツ線は、中心導体ある
いは中心絶縁芯を除去することにより、従来の中心導体
があるリッツ線に比べて、中心導体と周りの導体間とで
生じる近接効果の影響がなくなり、交流抵抗の増加を小
さくすることができる。また、中心導体と周りの導体と
の交流抵抗の違いで、導体相互間で発生する循環電流が
減少し、交流抵抗の増加を小さくすることができる。

【００２８】このような本発明の交流抵抗の増加抑制効
果を、図４（ａ），（ｂ）で従来と比較して示す。図４
は交流抵抗を比較した図であり、（ａ）は直線状、
（ｂ）は巻線状（巻線７ターンで層巻きにしたもの）の
交流抵抗である。また、１０は本発明の構造のリッツ線
の特性、１１は従来のリッツ線の特性である。この場合
の条件として両者とも同断面積，同線長としている。図
から明らかなように、本発明のリッツ線の方が、従来の
リッツ線より周波数増加による交流抵抗の増加が小さく
なる。また、図４（ｂ）の巻線状においても、本発明の
リッツ線の方が従来のリッツ線より交流抵抗の増加が小
さい。

【００２９】なお、図５（ａ），（ｂ）は線材の配線形
態及びトランスやチョークの巻線形態を考慮した、図４
での測定試料を示した図であり、（ａ）は直線状試料、
（ｂ）は巻線状試料である。このように本発明の中心導
体を除去したリッツ線は、従来よりも交流抵抗が小さ
く、配線材及びトランスやチョークの巻線材の損失低減
には有効で、スイッチング電源等の高効率化のために適
した線材となる。

【００３０】表６に本発明の構造のそれぞれの束線の交
流抵抗を示す。これらの各試料のリッツ線は、線径０．
１ｍｍφ，総本数１３８６（６／７／３３）本，長さ２
ｍのものとしてある。ここでは、中心の周囲の６本の導
体をＮｏ．１〜Ｎｏ．６としている。

【００３１】

【表６】

【００３２】本表６に示すように、各束線における交流
抵抗のバラツキは小さい。表７に各リッツ線の外径寸法
を示す。

【００３３】

【表７】

【００３４】本発明のリッツ線は絶縁芯入りリッツ線よ
りも外径寸法が５％小さくでき、中心束線がある場合と
ほぼ同じ外径寸法となる。したがって、トランス、チョ
ークの交流抵抗が下がるうえに、さらに外径寸法が同じ
ことから、巻線の電流密度を大きくすることができ、ト
ランス、チョークの小形化を実現することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
中心導体あるいは中心の絶縁芯を除去したリッツ線、ま
たは中心の絶縁芯を収縮させたリッツ線を高周波の電源
（コンバータ，インバータ等）の配線材、及びトランス
やチョークの巻線材に使用することにより、交流抵抗を
低減でき、低損失化，小形化を図ることができる利点が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す断面構造図

【図２】本発明の第２の実施例を示す断面構造図

【図３】本発明の第３の実施例を示す断面構造図

【図４】（ａ），（ｂ）は本発明のリッツ線と従来のリ
ッツ線の交流抵抗の比較結果を示す図

【図５】（ａ），（ｂ）は上記図４の測定試料を示す図

【図６】（ａ），（ｂ）は従来例を示す断面構造図

【図７】他の従来例を示す断面構造図

【符号の説明】

１…導体、２…絶縁外皮、３…絶縁細線（絶縁単線）、
４…束線、５…絶縁繊維、６…絶縁芯、あるいは中心導
体、７…収縮性絶縁芯、８…扇状束線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の絶縁細線で構成された複数の束線
   を撚ったリッツ線において、中心に位置する束線あるい
   は絶縁芯を除去したことを特徴とするリッツ線。
2. 【請求項２】 複数の絶縁細線で構成された複数の束線
   を撚ったリッツ線において、中心に位置する絶縁芯に収
   縮性材料を用い、撚り工程以降に収縮させ、該絶縁芯を
   他の束線よりも細くしたことを特徴とするリッツ線。
3. 【請求項３】 断面の束線の形状が扇形状になっている
   ことを特徴とする請求項１あるいは２記載のリッツ線。
4. 【請求項４】 複数の絶縁細線で構成された複数の束線
   を撚ったリッツ線を所定の長さに切断し、中心に位置す
   る束線あるいは絶縁芯を引き抜いて製造することを特徴
   とする請求項１または３に記載する構造を有するリッツ
   線の製造方法。